Par leurs effets sur les plantes, les grands herbivores peuvent non seulement modifier les communautés végétales, mais également compromettre la régénération forestière suite à une perturbation. Bien que les relations plantes-herbivores soient étudiées depuis longtemps, certaines lacunes demeurent quant à notre capacité à anticiper les effets de différentes pressions de broutement sur la forêt et sa succession. Parfaire nos connaissances sur ce sujet est d'autant plus important que l'augmentation des densités de grands herbivores dans plusieurs régions d'Amérique du Nord et d'Europe pourrait nuire à l'atteinte des objectifs d'aménagement, incluant ceux s'inscrivant sous le paradigme de l'aménagement écosystémique des forêts. Les fortes densités de grands herbivores sont ainsi susceptibles d'affecter non seulement l'intégrité des forêts, mais également leur capacité à fournir des services écosystémiques. Dans un premier temps, j'ai étudié les effets de différentes pressions de broutement par l'orignal sur les communautés végétales et la succession des sapinières à bouleaux blancs de l'Est après coupe, en utilisant un dispositif expérimental constitué d'exclos et de parcelles appariées situé en Gaspésie, Québec. Mes travaux montrent comment la magnitude de l'effet de l'orignal sur les communautés végétales et leur succession dépend de l'intensité de la pression de broutement. Bien que toutes les pressions de broutement aient eu un effet, une pression élevée diminuait davantage l'abondance de gaules du sapin baumier, du bouleau et du sorbier, tout en augmentant le couvert de framboisiers, ce dernier atteignant jusqu'à 60% de recouvrement. Dans un deuxième temps, j'ai analysé les effets directs et indirects du broutement sur la basse régénération des principales espèces arborées, ainsi que l'effet sur le recrutement des gaules, afin de savoir si l'orignal pouvait nuire à l'atteinte des cibles de l'aménagement écosystémique. Les résultats montrent que des pressions de broutement modérées à élevées empêchent l'atteinte de plusieurs objectifs d'aménagement, ce qui implique des conséquences tant pour l'industrie forestière que pour la préservation de l'intégrité de la forêt. Finalement, j'ai examiné si les effets observés dans les premiers chapitres du broutement par l'orignal sur les feuillus pouvaient fournir un service écosystémique de contrôle des compétiteurs dans les plantations d'épinettes. Les résultats montrent que non seulement l'orignal peut fournir un tel service, mais également qu'il est plus efficace, du moins sous les densités étudiées, que le dégagement mécanique normalement prescrit. Ma thèse approfondit ainsi nos connaissances fondamentales sur les relations plantes-herbivores tout en identifiant les conséquences de ces relations pour la gestion et l'aménagement des forêts en explorant une application pratique qu'elles peuvent avoir pour certains scénarios d'aménagement. Plusieurs résultats conduisent à la recommandation de différentes mesures applicables dès maintenant, la principale étant la nécessité pour les gestionnaires forestiers et fauniques de collaborer afin de faciliter l'atteinte de leurs objectifs respectifs. / Through their effects on plants, large herbivores can not only alter plant communities, but also affect forest regeneration following disturbance. Although plant-herbivore relationships have been studied for a long time, it remains difficult to anticipate the effects of different browsing pressures on the forest and its succession. Improving our knowledge on this topic is especially important as increasing densities of large herbivores in many parts of North America and Europe could hinder the achievement of management objectives, including those related to ecosystem-based forest management. High densities of large herbivores may thus compromise not only the integrity of forests, but also their ability to provide ecosystem services. First, I studied the effects of different moose browsing pressures on plant communities and succession in eastern balsam fir - paper birch forests after logging, using an experimental design consisting of exclosures and paired plots located in Gaspésie, Quebec. My work shows how the magnitude of the effect of moose on plant communities and their succession depends on the intensity of browsing pressure. Although all browsing pressures had an effect, heavy pressure further decreased the abundance of balsam fir, birch and American mountain-ash saplings, while increasing raspberry cover, which reached up to 60% cover. Second, I analyzed the direct and indirect effects of browsing on the low regeneration of dominant tree species, as well as the effect on sapling recruitment, to determine if moose could interfere with the achievement of ecosystem-based management targets. The results show that moderate to high browsing pressures prevent the achievement of several management objectives, implying consequences for both the forest industry and the preservation of forest integrity. Finally, I examined whether the effects observed in the earlier chapters of moose browsing on deciduous could provide an ecosystem service related to competitors control in spruce plantations. The results show that moose provide such service, but also that it is more effective, at least at the densities studied, than the mechanical release normally prescribed. My thesis thus deepens our fundamental knowledge of plant-herbivore relationships while identifying the consequences of these relationships for the management of forests and exploring a practical application they may have for certain management scenarios. Several results lead to the recommendation of different measures that can be applied now, the main one being the need for forest and wild life managers to collaborate in order to facilitate the achievement of their respective objectives.

Le dépérissement et l’effondrement des peuplements matures dominés par le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides Michx.) ont souvent été observés un peu partout en Amérique du Nord. Des études récentes indiquent que la sécheresse, la défoliation par les insectes, l’activité des pathogènes fongiques et les changements climatiques constituent les facteurs majeurs responsables de ces phénomènes dans l’ouest canadien. Ils s’observent également au Québec aux endroits où l’on retrouve de vieux peuplements de peuplier. L’objectif de cette étude est de déterminer les taux d’apparition de dépérissement et d’effondrement du peuplier faux-tremble dans le nord-est de l’Alberta et de déterminer leur variabilité dans le paysage. Nous avons utilisé des données de deux inventaires forestiers consécutifs réalisés en 1978 et en 1990 pour produire un échantillon de 6837 points (peuplements ou parties de peuplements). Nous n’avons retenu que les peuplements de peuplier purs ou presque purs, âgés de 60 ans et plus et dont la hauteur dans le premier inventaire est supérieure à 6-12m. Les attributs du peuplement, tels que la hauteur, l’âge, la densité et la composition du sous-bois, ont été analysés pour déceler des trajectoires de succession possibles et identifier le dépérissement et l’effondrement. Ces attributs du peuplement, avec l’indice d’humidité du climat, le type de couvert forestier et l’intervalle de temps entre les inventaires ont été utilisés comme variables dans les modèles de régression logistique prédisant l’effondrement et le dépérissement. Nos résultats confirment qu’il y a bel et bien dépérissement et effondrement de peupliers: sur un échantillon final de 1756 peuplements, 171 sont classés comme peuplements ayant connus un dépérissement ou un effondrement sur une période d’environ 17 ans, soit 9,73 % de notre échantillon final. Le taux annuel d’effondrement et de dépérissement est de 0,59%, tandis que celui du dépérissement uniquement est de 0,15 %. L’âge, la présence de sous-bois et l’interaction climat-âge augmentent avec la probabilité d’effondrement et de dépérissement tandis que la densité et l’indice d’humidité du climat influencent négativement ces deux phénomènes. Un effet aléatoire à l’échelle du paysage avec une variance de 0,83 (traduisant une influence non négligeable de l’effet aléatoire) contre une variance résiduelle de 0,92 a été observé à partir de l’analyse de modèles mixtes. L’âge et la densité du peuplement restent les meilleurs prédicteurs de ces deux phénomènes. / Dieback and collapse of mature stands dominated by trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) have often been observed in North America. Recent studies indicate that drought, insect defoliation, activity of fungal pathogens and climate change are the major factors responsible for these phenomena in Western Canada. They are also observed in Quebec, where we find old aspen stands. The objective of this study is to determine the rates of aspen dieback and collapse in north-eastern Alberta and to determine their variability across the landscape in order to develop predictive statistical models based on stand attributes and climate moisture index. Forest inventory data from approximately 1978 and 1990 were used to produce a large sample of 6837 points (a statistical unit meaning a stand or a part of a stand). A subset of this sample where only pure or nearly pure aspen stands 60 years old or greater and whose height in the first inventory was greater than 6-12m were selected for analysis. The stand attributes height, age, density and the presence or absence of regeneration were compared between the two inventories to find possible successional pathways and identify the phenomena of concern. These stands attributes, along with a climate moisture index, forest cover type and the number of years between inventories, were used as covariates in logistic regression models to predict the aspen collapse and dieback. Our findings confirm the occurrence of aspen dieback and collapse: in a final sample of 1756 points, 171 are classified as having undergone dieback and collapse after 17 years, or approximately 9.73% of our final sample. The annual rate of joint collapse and dieback is 0.59%, while for dieback only it is 0.15%. Age, presence or absence of regeneration and the interaction of climate moisture index and age increase the probability of collapse and dieback. Stand density and climate negatively influence the two phenomena. A landscape level random effect with a variance of 0.83 (showing the importance of random effect influence) versus a residual variance of 0.92 was observed in the mixed models analysis. Stand age and density remain the best predictors of these two phenomena.

La présente thèse vise à documenter à différentes échelles spatiales les relations existantes entre la forêt mixte et les oiseaux forestiers. Plus précisément, elle a pour objectif de déterminer si la forêt mixte possède une avifaune qui se distingue de celles des forêts boréales de conifères et des forêts tempérées de feuillus ou si elle est seulement un écotone regroupant les espèces d’oiseaux associées à ces deux types d’écosystèmes. Le premier chapitre présente une étude réalisée à une échelle régionale qui met en relation les données de répartition d’oiseaux des Atlas des oiseaux nicheurs du Québec et de l’Ontario avec des données de couverture forestière tirées d’images du satellite Landsat. Cette étude modélise la présence de 71 espèces d’oiseaux dans 1551 carrés de 100 km2 en fonction de la proportion de couverture de trois types forestiers : les forêts mixte, de conifères et de feuillus. Le deuxième chapitre traite de la question à des échelles plus fines. Il met en relation la présence, à 57 points d’observation, de 32 espèces d’oiseaux avec la couverture forestière (mixte tempérée, à dominance de conifères et à dominance de feuillus) présente dans des rayons de 50, 100 et 1000 m. Le troisième chapitre tente d’expliquer la présence dans la forêt mixte tempérée de 8 espèces d’oiseaux à partir de leur utilisation des arbres. Les résultats obtenus dans les deux premiers chapitres montrent que plusieurs espèces d’oiseaux ont des relations plus importantes avec la forêt mixte qu’avec les forêts de conifères et de feuillus et ce à plusieurs échelles spatiales. La paruline à gorge orangée se distingue particulièrement à cet égard à de multiples échelles. Les résultats obtenus au chapitre 3 indiquent que le besoin intrinsèque de conifères et de feuillus pour les activités de chant et d’alimentation n’est pas le critère de sélection motivant la présence dans la forêt mixte des huit espèces d’oiseaux étudiés à cette échelle. La fréquentation préférentielle de certaines espèces d’oiseaux dans la forêt mixte permet de conclure que certaines espèces d’oiseaux perçoivent bien cette forêt comme une forêt possédant des caractéristiques qui lui sont propres et souligne l’importance de considérer la nature distincte de cette forêt dans nos stratégies de conservation et d’aménagement. / This thesis documents at different spatial scales relationships between mixedwood forest and forest birds. More precisely, its objective is to determine if these birds perceive mixedwood forest as a forest with a unique identity or whether as an ecotone, a contact zone between coniferous boreal and deciduous temperate forests. The first chapter presents a study realized at a regional scale which related bird distribution data from the Breeding Bird Atlases of Quebec and Ontario to land cover data from Landsat satellite imagery. This study modeled the relationship between the presence, within 1551 squares of 100 km2, of 71 forest bird species and the cover proportion of three forest types: coniferous, deciduous and mixedwood forests. The second chapter asks the same question at finer scales. It modeled the occurrence at 57 observation points of 32 bird species with the amount of forest cover (temperate mixedwood, coniferous dominant, and deciduous dominant) present within 50, 100, and 1000 m radius. The third chapter attempts to explain the occurrence of eight bird species in mixedwood forest by their use of trees. The results obtained in the first two chapters show that at many scales several bird species present more important relations with mixedwood forest than with coniferous and deciduous forests. The blackburnian warbler particularly distinguishes itself at multiple scales. The results obtained in chapter 3 indicate that the intrinsic need of coniferous and deciduous trees in equal proportion for singing and foraging activities is not the selection criteria that motivates the occurrence within mixedwood forest of the eight bird species studied at that scale. We conclude that certain bird species do perceive mixedwood forest as a forest that possesses its own characteristics and we point out the importance of considering the distinct nature of that forest in our conservation and management strategies.

Contrairement à la forêt publique, la forêt sous tenure privée comprend autant de centres décisionnels que de propriétaires. Ceci représente un défi quant à l'élaboration et la mise en œuvre d'orientations, et subséquemment, de politiques publiques collectives pour l'ensemble des forêts privées du Québec. Aujourd'hui, le système de gestion des ressources et de l'aménagement du territoire en place au Québec s'appuie sur les piliers du développement durable afin d'assurer la mise en valeur régionalisée des forêts privées par la production de matière ligneuse. En sciences environnementales, des chercheurs se sont employés à faire le pont entre la recherche appliquée relevant des sciences naturelles et du génie, qui s'intéressent aux systèmes écologiques, et les sciences sociales, qui s'intéressent aux questions économiques et politiques. Pour ce faire, la littérature scientifique suggère que l'adoption du propriétaire forestier comme principale cible est pertinente vu son rôle fondamental dans la gestion et l'aménagement de ses forêts privées. En ce sens, certains travaux proposent que la simple considération de facteurs socioéconomiques (stratégies de gestion, caractéristiques démographiques, motivations, repères, etc.) ne permette pas d'évaluer dans l'ensemble la prise de décision et le comportement de gestion forestière des propriétaires, ce qui peut mener à un manque à gagner dans la pertinence des connaissances empiriques issues de la recherche centrée sur le propriétaire forestier. La présente étude vise à étudier l'intégration des propriétaires au système de gestion, leurs stratégies et leurs repères à l'aide du cadre d'analyse de l'*Agent-Based Framework* (Sotirov et al., 2019) qui s'appuie sur la théorie de la logique comportementale provenant de la sociologie, de la psychologie et de l'économie néo-classique afin d'évaluer la prise de décision et le comportement des propriétaires forestiers québécois. Pour ce faire, nous avons procédé à une étude de cas qualitative en deux volets : la recherche documentaire liée au système de gestion des forêts privées, suivie d'entretiens semi-dirigés auprès des propriétaires forestiers de la MRC du Granit. Nos résultats suggèrent qu'au sens large, l'intégration du propriétaire forestier au système de gestion des forêts privées dépend de la définition adoptée par les propriétaires de la mise en valeur de leur forêt. Si les propriétaires accordent de l'importance à la production de bois, leur intégration est assurée presque exclusivement par des organisations syndicales ou des organisations offrant des services d'aménagement forestier. Plus précisément, au quotidien, la disponibilité et la qualité des ressources ainsi que leur situation financière sont les facteurs qui exercent la plus grande influence sur leur prise de décision, particulièrement dans le contexte compétitif du secteur forestier de la MRC du Granit. Nos résultats démontrent également l'utilité de l'outil typologique proposé par l'*Agent-Based Framework* pour la compréhension des propriétaires forestiers. / Unlike public forests, privately owned forested lands involve as many decision centers as there are private forest owners. This poses a challenge in the development and implementation of guidelines, and consequently, collective public policies for all private forests in Québec. Today, the resource management and land use planning system in place in Québec relies on the pillars of sustainable development to ensure the regional development of private forests through the production of timber. In environmental sciences, researchers have worked to bridge the gap between applied research in natural sciences and engineering that focuses on ecological systems and the social sciences that address economic and political issues. To do this, scientific literature suggests that focusing on forest owners is relevant given their fundamental role in the management and development of their private forests. In this sense, some studies propose that the consideration of classic socioeconomic factors (management strategies, demographic characteristics, motivations, benchmarks, etc.) alone does not allow for a comprehensive assessment of decision-making and forest management behavior of private forest owners, which can lead to a lack of relevance in empirical knowledge from owner-centered research. In this regard, this study aims to study private forest owner's integration into the management system, their strategies, and benchmarks using the Agent-Based Framework (Sotirov et al., 2019) based on theory of behavioral logic from sociology, psychology, and neo-classical economics to assess the decision-making and behavior of Quebecois forest owners. In carrying out this case study, we proceeded with a two-part qualitative methodology, first through documentary research related to Québec's private forest management system, followed by semi-structured interviews with forest owners in the MRC du Granit. Our results suggest that, broadly speaking, the integration of forest owners into the private forest management system depends on how owners define the development of their forest. If owners prioritize the production of wood materials, their integration is almost exclusively ensured by trade unions or organizations dealing in forest management services. More specifically, on a daily basis, the availability and quality of resources, as well as their financial situation, are the factors that exert the greatest influence on private forest owners' decision-making, especially considering the competitiveness of Granit's forest sector. Our results also demonstrate the potential of the typological tool proposed within the Agent-Based Framework for a more comprehensive understanding of Quebec's private forest owners moving forward.

Les coupes à blanc à grande échelle ont mené à la raréfaction des essences résineuses dans les forêts mixtes de l’est de l’Amérique du Nord. Cette situation a conduit les intervenants forestiers à considérer des traitements sylvicoles alternatifs, comme les coupes partielles. L’objectif principal de cette étude était d’évaluer la capacité des coupes partielles industrielles à limiter l’enfeuillement de peuplements dominés par les feuillus intolérants. Au total, 90 placettes-échantillons ont été visitées avant et cinq ans après traitement afin d’obtenir des informations sur les arbres prélevés, le couvert arborescent ainsi que la régénération pré- et post-intervention. Les résultats obtenus indiquent que les probabilités de transition (abondance relative projetée) du peuplier faux-tremble sont influencées positivement par l’intensité de prélèvement et la surface terrière initiale en peuplier. Le degré d’importance de la régénération préétablie en sapin baumier a une influence négative sur les probabilités de transition du peuplier.

Enclavée au coeur du continent africain, la République Centrafricaine possède 3.415.000 ha de forêts denses dont 2.715.000 ha d’utiles et exploitables, ce qui la place en vingt-quatrième position parmi les pays tropicaux ayant les plus grandes superficies de forêts feuillues. Ces dernières accusant déjà un rythme de déboisement très prononcé et désordonné, présentent par endroit un paysage dont la physionomie est dégradée, stérile et désolante. Cette détérioration du milieu est due presqu’exclusivement aux besoins en terre de cultures d’une part, et d’autre part aux besoins en combustibles ligneux des populations toujours en croissance, et à l’exploitation industrielle mal menée.L’étude sur la Nouvelle approche à la gestion de la forêt centrafricaine veut évaluer l’aptitude du service chargé de la gestion de ce patrimoine. Elle décrit d’abord les caractéristiques physiques et climatiques du pays ainsi que les principaux types de végétation avant de traiter de la politique et de l’administration forestière.Devant une ressource qui tend à disparaître, des suggestions sont faites pour la formation du personnel, l’établissement d’une politique forestière qui tienne compte de l’attitude de la population, l’organisation de recherches forestières appropriées au contexte actuel de développement du pays, enfin pour l’application d’une politique de sensibilisation et de vulgarisation des pratiques forestières en milieu rural. Pour être efficaces, ces suggestions sont accompagnées d’un échéancier faisant état des ressources nécessaires à l’amélioration du processus de gestion de la forêt centrafricaine.

La coupe de jardinage par pied d’arbre est le principal traitement utilisé dans le cadre de l’aménagement des forêts feuillues inéquiennes du sud du Québec. La simulation du prélèvement des arbres pour ce traitement dans les calculs de la possibilité forestière se fait actuellement au moyen d’un modèle empirique ne prenant en compte que l’espèce et le diamètre des arbres. Il est toutefois probable que d’autres variables permettent d’améliorer la prévision des arbres qui seront récoltés. Dans cette étude, six modèles de prélèvement prenant en compte trois classifications des arbres couramment utilisées au Québec ainsi que les corrélations spatiales aux échelles de l’arbre et de la placette ont été mis au point afin de les comparer au modèle n’utilisant que l’espèce et le diamètre. Les résultats obtenus indiquent que la vigueur des arbres est une variable essentielle afin de prédire leur probabilité de prélèvement. En outre, le sort subi par les proches voisins d’un arbre influence aussi sa probabilité de récolte.

L’augmentation en dominance du hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia Ehrh.) jumelée à la diminution de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) en régénération menace la viabilité économique des forêts feuillues nordiques aménagées. En se basant sur l’hypothèse que l’augmentation de la disponibilité de la lumière pour la régénération favoriserait l’érable à sucre, la coupe progressive irrégulière est passée d’une mise en oeuvre expérimentale à opérationnelle à grande échelle au cours de la dernière décennie. Nous avions comme objectif de vérifier si des variantes de coupes partielles, telles que la coupe de jardinage et la coupe progressive irrégulière, faites dans un contexte industriel, avaient tendance à favoriser la régénération de l’érable à sucre au détriment de celle du hêtre. Nous avons mesuré le coefficient de distribution, l’abondance et la croissance de la régénération dans des coupes industrielles âgées de trois à six ans dans la forêt feuillue du Québec, Canada. Le suivi de la régénération a per mis de démontrer une indéniable dominance du hêtre à grandes feuilles, tout type de coupe confondu, particulièrement chez les grands semis et gaules. Cependant, dans certaines conditions, les indices de probabilités de transition (combinant la croissance et l’abondance relative) de l’érable à sucre pouvaient être légèrement favorisés par l’augmentation du prélèvement en surface terrière, dans certaines conditions. En se basant sur le coefficient de distribution et la surface terrière marchande du hêtre avant la coupe, nous avons proposé de nouveaux critères pour aider à décider dans quelles situations une augmentation de l’intensité de la coupe partielle permettrait de favoriser significativement la régénération de l’érable à sucre. Au-delà de ces résultats, l’étude met en lumière l’importance de raffiner le processus de diagnostic et les prescriptions sylvicoles de nos forêts feuillues afin de limiter efficacement l’expansion du hêtre à grandes feuilles.

En Amérique du Nord, la préférence pour la récolte des arbres vigoureux et de gros diamètre a amené les forêts feuillues à un état d’appauvrissement. Ces forêts sont composées de grandes quantités de tiges de faible qualité et d’essences moins prisées par l’industrie. Conséquemment, le secteur forestier doit composer avec une grande quantité de matière première de faible qualité, ce qui entraîne une augmentation des coûts d’opération et cause la production des forts volumes de résidus qui doivent être valorisés. Cette situation force l’industrie à rechercher des solutions pour l’utilisation de grandes quantités de bois de faible qualité abondamment disponibles en forêt afin d’augmenter la rentabilité de ses opérations. Une option serait de miser sur les produits de haute valeur ajoutée qui pourraient être extraits à partir des résidus des scieries. Ces produits incluent les extraits de bouleau jaune (Betula alleghaniensis Britt.), lesquels ont du potentiel pour l’utilisation dans les industries nutraceutique, cosméceutique et pharmaceutique. Les produits de haute valeur ajoutée, intégrés dans l’industrie des produits traditionnels, peuvent augmenter la rentabilité de la chaîne de valeur, surtout si les résidus sont utilisés comme matière première. Afin de comprendre le potentiel et les limites de cette approche, cette étude a évalué les facteurs qui influencent la valeur monétaire de sciage, proposant ensuite une utilisation alternative pour le bois de faible qualité et l’écorce provenant des forêts feuillues de la province de Québec au Canada. Cette étude a été structurée en trois parties : l’évaluation de la relation entre la valeur monétaire des sciages et les caractéristiques du peuplement, de la station et du climat; l’évaluation de la relation entre la quantité d’extraits de bois et d’écorce du bouleau jaune et des caractéristiques des arbres et; l’évaluation de l’inclusion d’un produit à haute valeur ajoutée dans la chaîne de création valeur. Dans la première partie, la valeur monétaire des sciages du bouleau jaune et de l’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.) a été utilisée comme indicateur de la qualité du peuplement. Les résultats ont démontré que des patrons géographiques de variation de la valeur monétaire des sciages existaient à travers la province. Cette variation pourrait être attribuée en partie aux caractéristiques du peuplement, de la station et du climat local. Même s’il persiste de l’incertitude quant à l’effet de l’historique d’aménagement forestier, on croit que la production d’arbres de haute qualité devrait être priorisée aux endroits où la valeur monétaire des bois sur pied est la plus grande. Dans la deuxième partie, les analyses réalisées pour quantifier les extraits du bois et de l’écorce ont fourni une compréhension plus approfondie du potentiel du bouleau jaune pour les produits non traditionnels à haute valeur ajoutée. Dans la troisième partie, la rentabilité d’une coupe de jardinage a été évaluée, en plus du profit potentiel de production de la bétuline et l’inclusion de cet extrait dans la chaîne de valeur du bois. Dans certains cas, la coupe de jardinage a été très peu rentable, surtout lorsqu’appliquée dans les peuplements qui étaient composés des grandes quantités de tiges de faible qualité. Dans de tels cas, les produits à haute valeur ajoutée, comme la bétuline, pourraient augmenter les profits et, par le fait même, ajouter de la valeur à la ressource forestière. La diversification des produits est une approche qui pourrait être envisagée par l’industrie forestière pour augmenter sa résilience et promouvoir une sylviculture respectant les règles de l’art. / The historical preference for harvesting vigorous and large-diameter trees from stands in North America resulted in a forest mainly composed of poor-quality stems of less valuable species that present lower growth potential. As a result, the forestry sector has to work with large quantities of low-quality raw material, increasing operation costs and producing large amounts of residues. This situation forces the industry to find solutions to use the abundant quantity of low-quality wood available in forest stands to increase profits. One option is the high value-added products that could be extracted from sawmill residues. These products include yellow birch (Betula alleghaniensis Britt.) extracts that have the potential to be used in the nutraceutical, cosmeceutical and pharmaceutical industries. The enhanced products, when integrated with the traditional products industry, could increase profit of the wood value chain, especially if residues are used as raw material. In order to better understand the potential and limitations of this option, this study assessed the factors that influence lumber value, and proposed an alternative use for the abundant low-value wood and bark available in the province of Quebec, Canada. Structured in three parts, this work first studied the relationship between stand, site and climatic variables and stand quality, using lumber value recovery (LVR) of sugar maple (Acer saccharum Marsh.) and yellow birch as surrogate variable. In the second part, the relationship between extracts content in wood and bark of yellow birch trees with selected tree characteristics was assessed. This allowed a better understanding of the potential of yellow birch extracts as a high-value added product. In the third and final part, the potential impact of integrating a high-value added product to the processing of traditional wood products was evaluated. For this, the profitability of a selection cut was analysed, the potential financial gain of producing betulin extract was assessed, and finally, the inclusion of betulin extracts in a hardwood chain was evaluated. Results from the ensemble of this thesis show that variations in LVR could be attributed to in part to stand, site and climatic conditions. Although it remains uncertain as to what extent the variability of LVR might result from past management practices or from inherent site characteristics, we believe that efforts to produce high-quality lumber should be prioritized in sites where LVR is predicted to be the highest. In addition, simulations showed that tested selection cuts in some cases generated very little profit, especially when forest stands were composed of great quantities of low-quality stems. In this situation, the production of high value-added products, such as betulin extracts, could be an interesting alternative to increase profits, contributing to add value to the existing forest resource. The product diversification is a pathway that could be explored by the forest industry to improve its resilience and promote a more efficient use of the resources.

Le processus de planification forestière hiérarchique présentement en place sur les terres publiques risque d’échouer à deux niveaux. Au niveau supérieur, le processus en place ne fournit pas une preuve suffisante de la durabilité du niveau de récolte actuel. À un niveau inférieur, le processus en place n’appuie pas la réalisation du plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière, contraignant parfois inutilement la planification à court terme de la récolte. Ces échecs sont attribuables à certaines hypothèses implicites au modèle d’optimisation de la possibilité forestière, ce qui pourrait expliquer pourquoi ce problème n’est pas bien documenté dans la littérature. Nous utilisons la théorie de l’agence pour modéliser le processus de planification forestière hiérarchique sur les terres publiques. Nous développons un cadre de simulation itératif en deux étapes pour estimer l’effet à long terme de l’interaction entre l’État et le consommateur de fibre, nous permettant ainsi d’établir certaines conditions pouvant mener à des ruptures de stock. Nous proposons ensuite une formulation améliorée du modèle d’optimisation de la possibilité forestière. La formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière (c.-à-d., maximisation du rendement soutenu en fibre) ne considère pas que le consommateur de fibre industriel souhaite maximiser son profit, mais suppose plutôt la consommation totale de l’offre de fibre à chaque période, peu importe le potentiel de création de valeur de celle-ci. Nous étendons la formulation classique du modèle d’optimisation de la possibilité forestière afin de permettre l’anticipation du comportement du consommateur de fibre, augmentant ainsi la probabilité que l’offre de fibre soit entièrement consommée, rétablissant ainsi la validité de l’hypothèse de consommation totale de l’offre de fibre implicite au modèle d’optimisation. Nous modélisons la relation principal-agent entre le gouvernement et l’industrie à l’aide d’une formulation biniveau du modèle optimisation, où le niveau supérieur représente le processus de détermination de la possibilité forestière (responsabilité du gouvernement), et le niveau inférieur représente le processus de consommation de la fibre (responsabilité de l’industrie). Nous montrons que la formulation biniveau peux atténuer le risque de ruptures de stock, améliorant ainsi la crédibilité du processus de planification forestière hiérarchique. Ensemble, le modèle biniveau d’optimisation de la possibilité forestière et la méthodologie que nous avons développée pour résoudre celui-ci à l’optimalité, représentent une alternative aux méthodes actuellement utilisées. Notre modèle biniveau et le cadre de simulation itérative représentent un pas vers l’avant en matière de technologie de planification forestière axée sur la création de valeur. L’intégration explicite d’objectifs et de contraintes industrielles au processus de planification forestière, dès la détermination de la possibilité forestière, devrait favoriser une collaboration accrue entre les instances gouvernementales et industrielles, permettant ainsi d’exploiter le plein potentiel de création de valeur de la ressource forestière. / The hierarchical forest management (HFM) planning process on public land may currently be failing on two levels. At the top level, HFM may not be providing credible assurance of long-term sustainability of timber supply and forest ecosystem integrity. At a lower level, HFM may be failing to fully realise the value-creation potential from timber-harvesting activities by over-constraining the harvest planning problem. These failures can be traced back to unrealistic assumptions implicitly embedded into long-term wood supply optimisation models, which may explain why this problem has received little attention in the literature. We model the hierarchical forest management planning process as a two-phase rolling-horizon iterative principal-agent problem, illustrate failure scenarios of the status quo planning process, and propose an improved wood supply model formulation. The classic wood supply optimisation model formulation (i.e. conventional even-flow wood supply maximisation model) does not explicitly consider the profit-maximising behaviour of the industrial fibre consumer, but instead implicitly assumes the complete consumption of the wood supply in every planning period, regardless of fibre type or value creation potential. We extend the status quo wood supply model to explicitly anticipate industrial fibre consumption behaviour, thereby improving the likelihood of the wood supply being entirely consumed in the first planning period, thus restoring the validity of the total-consumption assumption that is embedded in the long-term model formulation. We model the principal-agent relationship as a bilevel optimisation problem, where the top level (leader) represents the government wood supply planning process, and the lower level (follower) represents the timber consumption process (i.e. value creation network, or VCN). We show that the bilevel model formulation mitigates the risk of long-term wood supply failure and improves the credibility of the wood supply planning process. The bilevel wood supply model and solution methodology presented here constitute a technically feasible alternative to the methods currently used. Our bilevel model and iterative simulation framework represent a step forward in terms of value-driven forest management planning. Explicit integration of industrial objectives and constraints early on in the wood supply planning process could facilitate government-industry collaboration to realise the full value-creation potential of the public forest resource.